[发明专利]金属材料疏水性表面处理方法

说明书

用于处理金属材料以使表面部分变为疏水性的方法。该方法包括氧化金属材料的未处理表面部分以形成氧化的表面部分。所述未处理表面部分具有金属原子。氧化步骤在金属原子与氧原子之间形成键。该方法还包括用含有含氟盐的液体掺杂氧化的表面部分以形成氟化的表面部分。掺杂步骤在氟原子与至少一部分金属原子以及氧原子之间形成键。所述氟化的表面部分是疏水性的。

技术领域

本公开内容涉及金属材料疏水性表面处理方法以及与其相关的金属材料疏水性表面，并且在一些实施方案中涉及用于处理不锈钢合金以赋予疏水性表面特性的方法。

背景技术

某些金属材料(例如元素金属和金属合金)由于其机械强度和耐腐蚀性而适用于多种应用。一类非限制性实例是不锈钢合金。不锈钢合金在食品工业、水净化、建筑、航海和航空领域具有广泛的应用。在许多这些应用中，水与不锈钢合金表面接触是常见的。水接触可能导致材料或设备劣化(例如腐蚀问题)。因此，可能特别有用的是赋予不锈钢合金(或其它金属材料)疏水性能以增强耐腐蚀性和其它性能，如防生物结垢、防结冰和自清洁。

发明内容

根据一个实施方案，公开了用于处理金属材料的方法。该方法包括氧化金属材料的未处理表面部分以形成氧化的表面部分。所述未处理表面部分具有金属原子。氧化步骤在金属原子与氧原子之间形成键。该方法进一步包括用含有含氟盐的液体掺杂所述氧化的表面部分以形成氟化的表面部分的步骤。掺杂步骤在氟原子与至少一部分金属原子以及氧原子之间形成键。所述氟化的表面部分是疏水性的。

根据另一个实施方案，公开了用于处理金属材料的方法。该方法包括基于在未处理表面部分中包含铬原子和镍原子的金属材料组合的阈值浓度来选择金属材料的未处理表面部分的深度。该方法进一步包括通过在金属材料组合中的至少一部分铬原子和镍原子与氧原子之间形成键而氧化未处理表面部分，以形成氧化的表面部分。该方法还包括用含有含氟盐的液体掺杂所述氧化的表面部分以形成氟化的表面部分。掺杂步骤在氟原子与金属材料组合中的至少一部分铬原子和镍原子及氧原子之间形成键。所述氟化的表面部分是疏水性的。

在另一个实施方案中，公开了疏水性金属材料。所述疏水性金属材料包括表面区域和本体区域。该表面区域具有大于或等于阈值浓度的铬原子和镍原子。该本体区域具有小于阈值浓度的铬原子和镍原子。所述表面区域的至少第一部分的铬原子和镍原子与氧原子结合。至少第二部分的铬原子、镍原子以及氧原子与氟原子结合，以使得所述表面区域是疏水性的。

附图简述

图1是表面上的水滴的示意性侧视图，其描绘了杨氏方程的量。

图2是根据一个实施方案的金属材料片材的截面图。

图3a和3b描绘了负载水滴的不锈钢表面的透视图，其描绘了与不锈钢表面的水接触角。

图4a、4b和4c描绘了根据一个实施方案的不锈钢合金的表面形态的拓扑图。

图5a、5b和5c描绘了与水分子相互作用的不同金属材料表面部分的分子模型。

发明详述。

具体实施方式

在此描述了本公开内容的实施方案。然而，应当理解，所公开的实施方案仅是实例，并且其它实施方案可以采取各种替代形式。这些图不必按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用所述实施方案的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考图中任一个所示出和描述的各种特征可以与在一个或多个其它图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施方案。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施方案。然而，对于特定的应用或实施而言，与本公开内容的教导一致的特征的各种组合和修改也会是合意的。